【体系解説】硬さと性質の秘密に迫る！共有結合結晶の特徴とダイヤモンド・黒鉛の違い

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高校化学で「共有結合結晶」と聞くと、なんだか難しそうな印象がありますよね。でも実は、ダイヤモンドや鉛筆の芯など、私たちの身近な物質にもこの結晶構造が隠れています。今日は、その仕組みと性質をわかりやすく解説します。

共有結合結晶とは？｜構造と代表例

非金属元素の原子が共有結合で繰り返し結びつき、広がった構造をもつ結晶を指します。代表例はダイヤモンド、黒鉛（グラファイト）、ケイ素（Si）、二酸化ケイ素（SiO₂）です。化学的に安定で融点が高く、硬いものが多く、水に溶けにくく電気を通しにくい性質を持ちます。

📘 ダイヤモンドの構造と性質

各炭素原子が4つの炭素原子と共有結合し、正四面体構造を形成します。

この正四面体が三次元的に連なり、非常に強固な構造を作ります。

そのため硬さは天然物質の中でもトップクラス。熱伝導性に優れますが、電子はすべて共有結合に使われているため、電気は通しません。

📘 黒鉛（グラファイト）の構造と性質

各炭素原子が3つの炭素原子と共有結合し、六角形の平面構造を作ります。

これらの層が弱い分子間力で重なっており、はがれやすく柔らかい性質を持ちます。

また、価電子の一部が自由電子として動けるため、電気を通します。この性質を活かし、鉛筆の芯や電極材料として利用されます。

まとめと学習のステップアップ

・共有結合結晶は非金属原子が広がった構造を形成
・ダイヤモンド：硬く電気を通さない
・黒鉛：柔らかく電気を通す

同じ炭素でも構造が違えば性質も大きく変わります。「構造と性質の関係」を理解すると化学がより面白くなります。ケイ素や二酸化ケイ素の構造、他の結晶との比較は電子書籍『一問一答 理論化学1』でチェックしてください。

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